圍封年限對荒漠草原土壤有機碳、全氮、全磷與微生物量碳、氮等的影響?yīng)?/h1>
2017-10-27 14:46韓叢叢楊陽劉秉儒
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年16期
韓叢叢 楊陽 劉秉儒
摘要：以寧夏境內(nèi)荒漠草原為研究對象，通過對比分析未圍封與圍封5、8、12、15年樣地土壤有機碳、全氮、全磷含量以及土壤微生物量碳、氮含量與土壤酶活性的變化過程與規(guī)律，分析荒漠草原不同圍封年限對土壤與土壤微生物的影響。結(jié)果表明，荒漠草原采取圍封措施以后，土壤的有機碳含量、全氮含量和全磷含量均高于未圍封樣地，且隨著圍封時間的變化表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，即圍封12年時含量最高，之后含量出現(xiàn)降低的趨勢。0～10 cm和10～20 cm土層中，土壤碳氮比（C/N）與碳磷比（C/P）規(guī)律相同，均表現(xiàn)為先減小后增大。土壤氮磷比（N/P）則在各層土壤中表現(xiàn)出與土壤C/N值、C/P值相似的變化趨勢。土壤微生物量碳和微生物量氮含量均高于未圍封樣地。由結(jié)果可知，在荒漠草原采取圍封措施可以促進土壤微生物的活動，從而提高微生物量。同時，土壤微生物量C/N值隨圍封時間的延長先增大后減小。
關(guān)鍵詞：土壤；微生物；有機碳；全氮；全磷
中圖分類號： S181文獻標志碼：
文章編號：1002-1302（2017）16-0260-04
收稿日期：2016-04-07
基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：31660168）。
作者簡介：韓叢叢（1991—），女，山東鄒平人，碩士研究生，主要從事植被和恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：m18795214667@163com。
通信作者：劉秉儒，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事植被和恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：bingruliu@163com。
荒漠草原是草原中的一種重要草地類型，其分布范圍十分廣泛，再加上特殊生境的影響和作用[1-2]，隨著時間的推移，逐漸形成一類具有旱生性特征的草地類型[3-4]。在自然和人為因素的影響下，該區(qū)域植被稀疏、植被組成成分簡單、生態(tài)環(huán)境脆弱，抗干擾能力有限[5]，歷來是生態(tài)學(xué)者、環(huán)境學(xué)者研究與關(guān)注的熱點。
20世紀80年代以來，隨著人口增加、經(jīng)濟驅(qū)動下放牧壓力增大，過牧和草原退化成為威脅我國荒漠草原和各類草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與可持續(xù)利用的重大問題，封育禁牧作為重要的生態(tài)恢復(fù)措施，所帶來的生態(tài)效應(yīng)已逐漸成為恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的焦點。在其積極的影響下，草地遭受外界的干擾逐漸減少，植被特征得到改善，土壤中的各種元素成分逐漸積累，草地朝向有利的方面發(fā)展。正是由于避免了人類和動物的影響，圍欄封育對系統(tǒng)的恢復(fù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此圍封是個不斷恢復(fù)與改善的過程[7-11]，呈現(xiàn)出持久性、有效性等特點。相關(guān)報道中指出，采取圍封手段可通過影響土壤容重、含水量、土壤中的各種養(yǎng)分[12-14]以及植物生產(chǎn)力[15-16]緩解草原退化壓力。本研究通過對比分析荒漠草原未圍封與圍封5、8、12、15年樣地土壤有機碳、全氮、全磷含量以及土壤微生物量碳（C）、氮（N）含量與土壤酶活性的變化過程與規(guī)律，分析荒漠草原不同圍封年限對土壤與土壤微生物的影響。
1材料與方法
11研究區(qū)概況
研究區(qū)選在寧夏回族自治區(qū)東部的鹽池縣（地理坐標為106°30′～107°41′E、37°04′～38°10′N）。全縣總面積為 7 130 km2，呈現(xiàn)出黃土高原—鄂爾多斯臺地的過渡性。由于本身的過渡性導(dǎo)致鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出一定的脆弱性，該[HJ14mm]地地形地貌呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。由于本身地理位置的特殊性，導(dǎo)致鹽池縣呈現(xiàn)出大陸性的氣候特征，具有以下特點：干旱、降水不足、光照時間長、蒸發(fā)強、多風、沙塵活動較多；年平均降水250～350 mm，春季降水相對不多，在東南向西北方向上呈遞減趨勢；全年盛行西風和西北風，春季較為頻繁，因此，大風盛行導(dǎo)致氣候具有干燥性，促進了荒漠化的進程；年均氣溫84 ℃，晝夜溫差大。此外，鹽池縣的土壤類型多樣，其中，[HJ]黑壚土與風沙土所占比例較大。鹽池縣種質(zhì)資源豐富，包括禾本科、豆科、菊科等不同科植物，荒漠草原區(qū)常見植物有短花針茅（Stipa breviflora）、苦豆子（Sophora alopecuroidesdes）、豬毛蒿（Artemisia scoparia）等。
12取樣方法
本試驗于2014年8月底至9月初，在寧夏回族自治區(qū)鹽池縣選取未圍封與圍封5、8、12、15年荒漠草原草地類型作為本試驗研究樣地。在各樣地內(nèi)按“S”形選取5個樣點，分別采集不同土層（0～10、10～20、20～30 cm）的土壤裝入自封袋，一部分用于土壤有機碳、全氮（TN）、全磷（TP）含量的測定，另一部分用于土壤微生物量碳、氮含量的測定；同時用環(huán)刀采集各層土樣裝入鋁盒內(nèi)以測定土壤容重。
13測定方法
土壤有機碳含量采用的是重鉻酸鉀容量法（外加熱法）[17]；土壤全氮含量采用的是凱氏定氮法[17]，使用的儀器為半自動凱氏定氮儀；土壤全磷含量采用的是鉬銻抗比色法[17]；測定土壤微生物量碳、氮含量的方法有多種，以三氯甲烷熏蒸浸提法[18]最常見。
14數(shù)據(jù)處理與分析
用Excel和DPS進行數(shù)據(jù)處理，繪圖用Excel完成。
2結(jié)果與分析
21圍封年限對土壤有機碳、全氮和全磷等的影響
211不同圍封年限土壤有機碳的含量
不同圍封年限的土壤有機碳含量隨土層增加而增加，且隨圍封年限增加呈先升后降的趨勢，圍封12年時測定值最高（圖1）。0～10、20～30 cm 土層，圍封5年的有機碳含量無顯著變化；0～10、10～20、20～30 cm土層，圍封草地土壤有機碳含量均高于未圍封草地，其中圍封12、15年的有機碳含量顯著高于未圍封樣地。在0～10 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了124%、601%、3958%、2942%；在10～20 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了2383%、2609%、3178%、1439%；在20～30 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了855%、3064%、13484%、2831%。
從試驗結(jié)果中可知，荒漠草原圍封后，土壤有機碳含量均高于未圍封草地。這是由于在放牧過程中，家畜的啃食與踩踏使植物初級生產(chǎn)固定的碳積累量降低，導(dǎo)致有機碳輸入土壤的能力下降，從而進一步影響有機碳的含量，而圍封在一定程度上避免了家畜活動，碳源不斷積累。因此，圍封草地土壤有機碳含量與未圍封草地產(chǎn)生差異。
212不同圍封年限土壤全氮的含量
土壤全氮含量呈現(xiàn)同有機碳含量相似的趨勢，即隨土層的增加而增加，且隨圍封年限的增加先升高后降低（圖2）。0～10、10～20 cm土層，圍封5年的全氮含量顯著高于未圍封樣地，0～10 cm土層，土壤全氮含量大小順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年；10～20 cm土層，圍封12年的土壤全氮含量顯著高于未圍封與圍封5、8、12、15年樣地，土壤全氮含量大小順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年；20～30 cm土層，圍封8、12、15年樣地的全氮含量明顯提高，該層土壤全氮含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年。
荒漠草原采取圍封措施后，植被高度、蓋度、生物量等特征增大，植被的恢復(fù)在提高植物固氮能力的同時，對土壤的補償作用也隨之增強，這就使得土壤中全氮含量增加。
213圍封年限土壤全磷的含量
同樣，圍封能提高土壤中全磷的含量。0～10、10～20 cm土層，圍封8、12、15年土壤全磷含量均明顯高于未圍封樣地，且全磷含量順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年，圍封12、8、15、5年樣地分別較未圍封樣地提高 25555%、22222%、13333%、2222%和23333%、7500%、4167%、2500%；20～30 cm土層，圍封5、8、12、15年的土壤磷含量均與未圍封樣地差異顯著，全磷含量順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年，與對照樣地相比，圍封12、8、5、15年樣地分別提高17778%、6667%、6111%、4444%（圖3）。
[FK（W10][TPHCC3tif][FK）]
214圍封年限對土壤生態(tài)化學(xué)計量比的影響
在不同土層中，土壤碳氮比（C/N）隨圍封年限的延長呈現(xiàn)不同的變化（表1）。在0～10、10～20 cm土層中，未圍封樣地土壤C/N值均高于圍封5、8、12、15年的測定值，同時，隨圍封時間的增加C/N值呈先減小后增大趨勢，圍封8、12年之間無顯著性差異。20～30 cm土層，則表現(xiàn)出相反的變化。
在不同土層中，不同圍封年限樣地的碳磷比（C/P）表現(xiàn)出與C/N值相同的規(guī)律，即在0～10、10～20 cm土層，土壤C/P值隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢，其中，0～10 cm 土層的C/P值最大值出現(xiàn)在未圍封樣地，為4464，最小值出現(xiàn)在圍封8年樣地，為1582，未圍封、圍封5、8、12、15年間差異不顯著；10～20 cm土層，C/P值在圍封5年時最高，為4387，在圍封12年時最低，為1643，未圍封與圍封8、12年的測定值差異顯著（P<005）；20～30 cm 土層，C/P值在未圍封時最高，為3607，在圍封5年時最低，為2353。
在0～10、10～20、20～30 cm土層，各樣地氮磷比（N/P）總體上隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。其中 10～20 cm土層，各樣地間無顯著差異。
注：同一土層深度、同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同圍封年限樣地差異顯著（P<005），下表同。
22圍封年限對土壤微生物量碳、氮的影響
土壤微生物在生態(tài)過程中意義重大，具有不可替代的作用，它本身就是一個養(yǎng)分庫，含有一定量的碳、氮。土壤微生物量是土壤有機質(zhì)的活性成分。土壤微生物生物量在土壤有機質(zhì)中十分活躍，對植物養(yǎng)分和土壤酶活性具有一定的影響。
221圍封年限對土壤微生物量碳的影響
不同圍封年限對土壤微生物量碳有明顯影響（圖4），在0～10 cm土層中，圍封5、8、12、15年的土壤微生物量碳含量均顯著高于未圍封樣地，分別增加了3875%、5064%、5695%、1717%；10～20 cm土層，土壤微生物量碳含量大小順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年，圍封樣地分別較未圍封樣地提高了5383%、10464%、12475%、3863%；10～20 cm土層和 20～30 cm土層中，圍封5、15年及8、12年之間無顯著差異。20～30 cm 土層，圍封5、8、12、15年的微生物量碳含量分別比對照高645%、7834%、9799、4495%。
222圍封年限對土壤微生物量氮的影響
在0～10 cm土層中，圍封12、15年的土壤微生物量氮含量顯著高于未圍封樣地（圖5）（P<005），含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年，分別較未圍封樣地提高了80%、32%、17%、1%；10～20 cm 土層，圍封8、12年的土壤微生物量氮含量明顯增加，含量大小順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年，各圍封樣地分別較未圍封樣地提高了55%、50%、2%、1%；20～30 cm土層，圍封12年的微生物量氮含量顯著高于未圍封樣地，未圍封與圍封5、8、15年之間則無顯著差異，含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年，各圍封樣地微生物量氮含量分別較未圍封樣地提高了58%、28%、19%、17%。通過對不同圍封年限土壤微生物量氮含量在不同土層間的比較得知，圍封5年時，0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤微生物量氮含量無顯著變化；圍封8、15年時，20～30 cm土層的微生物量氮含量無顯著變化；圍封12年時，各土層的土壤微生物量氮含量顯著增加，測定值最高，與未圍封的測定值差異顯著（P<005）。通過分析表明，土壤微生物量碳、氮含量具有明顯的“表聚性”，即0～10 cm土層含量高于10～20、20～30 cm土層。
223圍封年限對土壤微生物量C/N值的影響
0～10、10～20、20～30 cm土層，土壤微生物量C/N值大致隨圍封年限的增加呈先增大后減小趨勢（表2）。在0～10 cm土層，未圍封與圍封5、8、12、15年的測定值差異顯著（P<005），而圍封5、8年，12、15年間無顯著差異；10～20 cm土層，圍封5、8、12、15年間差異不顯著；20～30 cm土層，未圍封與圍封8年的測定值差異顯著（P<005），與圍封5、12、15年的測定值無顯著差異。
3討論與結(jié)論
通過分析可知，不同圍封年限對土壤中的碳、氮、磷含量具有明顯的影響。土壤中的有機碳、全氮和全磷含量均隨著圍封年限的增加表現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律，該結(jié)果同黃蓉
等研究[19]具有一致性。原因可能為圍封措施使植被特征得到改善，高度、蓋度等均在有利的條件下逐漸增加，但長時間的圍封將由于土壤表面過多枯落物的存在進一步對植物的再生、土壤養(yǎng)分的分解、循環(huán)產(chǎn)生影響[20]。而在0～10、10～20、20～30 cm 土層中，隨著土層深度增加，有機碳、全氮和全磷含量呈增加趨勢。目前，關(guān)于這方面的原因需要進一步研究。
在不同的土層中，不同圍封年限樣地中的土壤C/N、C/P 和N/P值具有相似的變化規(guī)律。在0～10、10～20 cm 土層中，未圍封樣地土壤C/N值均高于圍封5、8、12、15年樣地。這可能是由于家畜向土壤中排出排泄物，增加了土壤中的氮素含量，從而使未圍封樣地C/N值較圍封樣地中的C/N值高。此外，C/N值在0～10、10～20 cm 土層中隨圍封時間的增加呈先減小后增大趨勢，而在20～30 cm土層，則呈現(xiàn)不同的變化趨勢。土壤C/P值同 C/N 值呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，即在0～10、10～20 cm土層，土壤C/P值隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。而N/P值在0～10、10～20、20～30 cm土層中總體上隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。
土壤微生物量碳、氮含量隨圍封時間的延長呈先增加后減小趨勢。各層土壤中，表現(xiàn)為圍封樣地微生物量氮含量高于未圍封樣地?？傮w看來，土壤微生物量碳、氮含量多集中在0～10土層，具有明顯的“表聚性”。本研究與張?zhí)N薇等研究結(jié)果[21]一致。土壤微生物量碳和微生物量氮之所以在表層含量較高可能是因為植物根系大多集中于土壤表層，旺盛的根系活動促進植物根系向土壤中分泌的物質(zhì)增多，良好的條件進一步促進微生物的生長，從而導(dǎo)致土壤微生物量在土壤表層較高。
在未圍封及圍封5、8、12、15年的樣地中，0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤微生物量C/N值大致表現(xiàn)為隨著圍封年限的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。
總體看來，寧夏荒漠草原實施圍欄封育以后，植被得到一定的恢復(fù)，土壤的理化性質(zhì)得以改善。但圍封時間并非越長越好，若超過某一年限，植被和土壤將會受到抑制，這就需要明確合理的圍封年限。
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通信作者：劉秉儒，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事植被和恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：bingruliu@163com。
荒漠草原是草原中的一種重要草地類型，其分布范圍十分廣泛，再加上特殊生境的影響和作用[1-2]，隨著時間的推移，逐漸形成一類具有旱生性特征的草地類型[3-4]。在自然和人為因素的影響下，該區(qū)域植被稀疏、植被組成成分簡單、生態(tài)環(huán)境脆弱，抗干擾能力有限[5]，歷來是生態(tài)學(xué)者、環(huán)境學(xué)者研究與關(guān)注的熱點。
20世紀80年代以來，隨著人口增加、經(jīng)濟驅(qū)動下放牧壓力增大，過牧和草原退化成為威脅我國荒漠草原和各類草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定與可持續(xù)利用的重大問題，封育禁牧作為重要的生態(tài)恢復(fù)措施，所帶來的生態(tài)效應(yīng)已逐漸成為恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的焦點。在其積極的影響下，草地遭受外界的干擾逐漸減少，植被特征得到改善，土壤中的各種元素成分逐漸積累，草地朝向有利的方面發(fā)展。正是由于避免了人類和動物的影響，圍欄封育對系統(tǒng)的恢復(fù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此圍封是個不斷恢復(fù)與改善的過程[7-11]，呈現(xiàn)出持久性、有效性等特點。相關(guān)報道中指出，采取圍封手段可通過影響土壤容重、含水量、土壤中的各種養(yǎng)分[12-14]以及植物生產(chǎn)力[15-16]緩解草原退化壓力。本研究通過對比分析荒漠草原未圍封與圍封5、8、12、15年樣地土壤有機碳、全氮、全磷含量以及土壤微生物量碳（C）、氮（N）含量與土壤酶活性的變化過程與規(guī)律，分析荒漠草原不同圍封年限對土壤與土壤微生物的影響。
1材料與方法
11研究區(qū)概況
研究區(qū)選在寧夏回族自治區(qū)東部的鹽池縣（地理坐標為106°30′～107°41′E、37°04′～38°10′N）。全縣總面積為 7 130 km2，呈現(xiàn)出黃土高原—鄂爾多斯臺地的過渡性。由于本身的過渡性導(dǎo)致鹽池縣生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)出一定的脆弱性，該[HJ14mm]地地形地貌呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。由于本身地理位置的特殊性，導(dǎo)致鹽池縣呈現(xiàn)出大陸性的氣候特征，具有以下特點：干旱、降水不足、光照時間長、蒸發(fā)強、多風、沙塵活動較多；年平均降水250～350 mm，春季降水相對不多，在東南向西北方向上呈遞減趨勢；全年盛行西風和西北風，春季較為頻繁，因此，大風盛行導(dǎo)致氣候具有干燥性，促進了荒漠化的進程；年均氣溫84 ℃，晝夜溫差大。此外，鹽池縣的土壤類型多樣，其中，[HJ]黑壚土與風沙土所占比例較大。鹽池縣種質(zhì)資源豐富，包括禾本科、豆科、菊科等不同科植物，荒漠草原區(qū)常見植物有短花針茅（Stipa breviflora）、苦豆子（Sophora alopecuroidesdes）、豬毛蒿（Artemisia scoparia）等。
12取樣方法
本試驗于2014年8月底至9月初，在寧夏回族自治區(qū)鹽池縣選取未圍封與圍封5、8、12、15年荒漠草原草地類型作為本試驗研究樣地。在各樣地內(nèi)按“S”形選取5個樣點，分別采集不同土層（0～10、10～20、20～30 cm）的土壤裝入自封袋，一部分用于土壤有機碳、全氮（TN）、全磷（TP）含量的測定，另一部分用于土壤微生物量碳、氮含量的測定；同時用環(huán)刀采集各層土樣裝入鋁盒內(nèi)以測定土壤容重。
13測定方法
土壤有機碳含量采用的是重鉻酸鉀容量法（外加熱法）[17]；土壤全氮含量采用的是凱氏定氮法[17]，使用的儀器為半自動凱氏定氮儀；土壤全磷含量采用的是鉬銻抗比色法[17]；測定土壤微生物量碳、氮含量的方法有多種，以三氯甲烷熏蒸浸提法[18]最常見。
14數(shù)據(jù)處理與分析
用Excel和DPS進行數(shù)據(jù)處理，繪圖用Excel完成。
2結(jié)果與分析
21圍封年限對土壤有機碳、全氮和全磷等的影響
211不同圍封年限土壤有機碳的含量
不同圍封年限的土壤有機碳含量隨土層增加而增加，且隨圍封年限增加呈先升后降的趨勢，圍封12年時測定值最高（圖1）。0～10、20～30 cm 土層，圍封5年的有機碳含量無顯著變化；0～10、10～20、20～30 cm土層，圍封草地土壤有機碳含量均高于未圍封草地，其中圍封12、15年的有機碳含量顯著高于未圍封樣地。在0～10 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了124%、601%、3958%、2942%；在10～20 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了2383%、2609%、3178%、1439%；在20～30 cm土層中，圍封5、8、12、15年的有機碳含量分別較未圍封草地提高了855%、3064%、13484%、2831%。
從試驗結(jié)果中可知，荒漠草原圍封后，土壤有機碳含量均高于未圍封草地。這是由于在放牧過程中，家畜的啃食與踩踏使植物初級生產(chǎn)固定的碳積累量降低，導(dǎo)致有機碳輸入土壤的能力下降，從而進一步影響有機碳的含量，而圍封在一定程度上避免了家畜活動，碳源不斷積累。因此，圍封草地土壤有機碳含量與未圍封草地產(chǎn)生差異。
212不同圍封年限土壤全氮的含量
土壤全氮含量呈現(xiàn)同有機碳含量相似的趨勢，即隨土層的增加而增加，且隨圍封年限的增加先升高后降低（圖2）。0～10、10～20 cm土層，圍封5年的全氮含量顯著高于未圍封樣地，0～10 cm土層，土壤全氮含量大小順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年；10～20 cm土層，圍封12年的土壤全氮含量顯著高于未圍封與圍封5、8、12、15年樣地，土壤全氮含量大小順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年；20～30 cm土層，圍封8、12、15年樣地的全氮含量明顯提高，該層土壤全氮含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年。
荒漠草原采取圍封措施后，植被高度、蓋度、生物量等特征增大，植被的恢復(fù)在提高植物固氮能力的同時，對土壤的補償作用也隨之增強，這就使得土壤中全氮含量增加。
213圍封年限土壤全磷的含量
同樣，圍封能提高土壤中全磷的含量。0～10、10～20 cm土層，圍封8、12、15年土壤全磷含量均明顯高于未圍封樣地，且全磷含量順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年，圍封12、8、15、5年樣地分別較未圍封樣地提高 25555%、22222%、13333%、2222%和23333%、7500%、4167%、2500%；20～30 cm土層，圍封5、8、12、15年的土壤磷含量均與未圍封樣地差異顯著，全磷含量順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年，與對照樣地相比，圍封12、8、5、15年樣地分別提高17778%、6667%、6111%、4444%（圖3）。
[FK（W10][TPHCC3tif][FK）]
214圍封年限對土壤生態(tài)化學(xué)計量比的影響
在不同土層中，土壤碳氮比（C/N）隨圍封年限的延長呈現(xiàn)不同的變化（表1）。在0～10、10～20 cm土層中，未圍封樣地土壤C/N值均高于圍封5、8、12、15年的測定值，同時，隨圍封時間的增加C/N值呈先減小后增大趨勢，圍封8、12年之間無顯著性差異。20～30 cm土層，則表現(xiàn)出相反的變化。
在不同土層中，不同圍封年限樣地的碳磷比（C/P）表現(xiàn)出與C/N值相同的規(guī)律，即在0～10、10～20 cm土層，土壤C/P值隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢，其中，0～10 cm 土層的C/P值最大值出現(xiàn)在未圍封樣地，為4464，最小值出現(xiàn)在圍封8年樣地，為1582，未圍封、圍封5、8、12、15年間差異不顯著；10～20 cm土層，C/P值在圍封5年時最高，為4387，在圍封12年時最低，為1643，未圍封與圍封8、12年的測定值差異顯著（P<005）；20～30 cm 土層，C/P值在未圍封時最高，為3607，在圍封5年時最低，為2353。
在0～10、10～20、20～30 cm土層，各樣地氮磷比（N/P）總體上隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。其中 10～20 cm土層，各樣地間無顯著差異。
注：同一土層深度、同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同圍封年限樣地差異顯著（P<005），下表同。
22圍封年限對土壤微生物量碳、氮的影響
土壤微生物在生態(tài)過程中意義重大，具有不可替代的作用，它本身就是一個養(yǎng)分庫，含有一定量的碳、氮。土壤微生物量是土壤有機質(zhì)的活性成分。土壤微生物生物量在土壤有機質(zhì)中十分活躍，對植物養(yǎng)分和土壤酶活性具有一定的影響。
221圍封年限對土壤微生物量碳的影響
不同圍封年限對土壤微生物量碳有明顯影響（圖4），在0～10 cm土層中，圍封5、8、12、15年的土壤微生物量碳含量均顯著高于未圍封樣地，分別增加了3875%、5064%、5695%、1717%；10～20 cm土層，土壤微生物量碳含量大小順序為圍封12年>8年>5年>15年>0年，圍封樣地分別較未圍封樣地提高了5383%、10464%、12475%、3863%；10～20 cm土層和 20～30 cm土層中，圍封5、15年及8、12年之間無顯著差異。20～30 cm 土層，圍封5、8、12、15年的微生物量碳含量分別比對照高645%、7834%、9799、4495%。
222圍封年限對土壤微生物量氮的影響
在0～10 cm土層中，圍封12、15年的土壤微生物量氮含量顯著高于未圍封樣地（圖5）（P<005），含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年，分別較未圍封樣地提高了80%、32%、17%、1%；10～20 cm 土層，圍封8、12年的土壤微生物量氮含量明顯增加，含量大小順序為圍封12年>8年>15年>5年>0年，各圍封樣地分別較未圍封樣地提高了55%、50%、2%、1%；20～30 cm土層，圍封12年的微生物量氮含量顯著高于未圍封樣地，未圍封與圍封5、8、15年之間則無顯著差異，含量大小順序為圍封12年>15年>8年>5年>0年，各圍封樣地微生物量氮含量分別較未圍封樣地提高了58%、28%、19%、17%。通過對不同圍封年限土壤微生物量氮含量在不同土層間的比較得知，圍封5年時，0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤微生物量氮含量無顯著變化；圍封8、15年時，20～30 cm土層的微生物量氮含量無顯著變化；圍封12年時，各土層的土壤微生物量氮含量顯著增加，測定值最高，與未圍封的測定值差異顯著（P<005）。通過分析表明，土壤微生物量碳、氮含量具有明顯的“表聚性”，即0～10 cm土層含量高于10～20、20～30 cm土層。
223圍封年限對土壤微生物量C/N值的影響
0～10、10～20、20～30 cm土層，土壤微生物量C/N值大致隨圍封年限的增加呈先增大后減小趨勢（表2）。在0～10 cm土層，未圍封與圍封5、8、12、15年的測定值差異顯著（P<005），而圍封5、8年，12、15年間無顯著差異；10～20 cm土層，圍封5、8、12、15年間差異不顯著；20～30 cm土層，未圍封與圍封8年的測定值差異顯著（P<005），與圍封5、12、15年的測定值無顯著差異。
3討論與結(jié)論
通過分析可知，不同圍封年限對土壤中的碳、氮、磷含量具有明顯的影響。土壤中的有機碳、全氮和全磷含量均隨著圍封年限的增加表現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律，該結(jié)果同黃蓉
等研究[19]具有一致性。原因可能為圍封措施使植被特征得到改善，高度、蓋度等均在有利的條件下逐漸增加，但長時間的圍封將由于土壤表面過多枯落物的存在進一步對植物的再生、土壤養(yǎng)分的分解、循環(huán)產(chǎn)生影響[20]。而在0～10、10～20、20～30 cm 土層中，隨著土層深度增加，有機碳、全氮和全磷含量呈增加趨勢。目前，關(guān)于這方面的原因需要進一步研究。
在不同的土層中，不同圍封年限樣地中的土壤C/N、C/P 和N/P值具有相似的變化規(guī)律。在0～10、10～20 cm 土層中，未圍封樣地土壤C/N值均高于圍封5、8、12、15年樣地。這可能是由于家畜向土壤中排出排泄物，增加了土壤中的氮素含量，從而使未圍封樣地C/N值較圍封樣地中的C/N值高。此外，C/N值在0～10、10～20 cm 土層中隨圍封時間的增加呈先減小后增大趨勢，而在20～30 cm土層，則呈現(xiàn)不同的變化趨勢。土壤C/P值同 C/N 值呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，即在0～10、10～20 cm土層，土壤C/P值隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。而N/P值在0～10、10～20、20～30 cm土層中總體上隨圍封時間的延長呈先減小后增大的趨勢。
土壤微生物量碳、氮含量隨圍封時間的延長呈先增加后減小趨勢。各層土壤中，表現(xiàn)為圍封樣地微生物量氮含量高于未圍封樣地?？傮w看來，土壤微生物量碳、氮含量多集中在0～10土層，具有明顯的“表聚性”。本研究與張?zhí)N薇等研究結(jié)果[21]一致。土壤微生物量碳和微生物量氮之所以在表層含量較高可能是因為植物根系大多集中于土壤表層，旺盛的根系活動促進植物根系向土壤中分泌的物質(zhì)增多，良好的條件進一步促進微生物的生長，從而導(dǎo)致土壤微生物量在土壤表層較高。
在未圍封及圍封5、8、12、15年的樣地中，0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤微生物量C/N值大致表現(xiàn)為隨著圍封年限的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的變化規(guī)律。
總體看來，寧夏荒漠草原實施圍欄封育以后，植被得到一定的恢復(fù)，土壤的理化性質(zhì)得以改善。但圍封時間并非越長越好，若超過某一年限，植被和土壤將會受到抑制，這就需要明確合理的圍封年限。
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